CVI. Ueber thermoelektrische Pyrometrie; von C. Schinz. Nachtrag zu der Abhandlung im polytechn. Journal Bd. CLXXVII S. 85. Mit Abbildungen auf Tab. VIII. Schinz, über thermoelektrische Pyrometrie. Die Aufgabe, das thermoelektrische Pyrometer durch Vergleich mit dem Luftpyrometer noch weiter als bis auf 1000° Celsius zu graduiren, war Veranlassung die früher besprochenen Versuche fortzusetzen. Die Herstellung eines neuen Gasreservoirs, welches auch über die Temperatur von 1000° hinaus dicht zu bleiben vermag, bot viele Schwierigkeiten dar und beanspruchte auch viel Zeit, weil deren mehrere angefertigt werden mußten. Diese Zwischenzeit hat aber dazu gedient, auch am Meßapparate für den thermoelektrischen Strom noch eine Fehlerquelle zu entdecken, deren Beseitigung von großer Wichtigkeit ist. Am 14. August 1865 war die Zahl der Secunden für eine Schwingung der astatischen Nadel = 31; von da an blieb dieselbe am Silberdrahte hängen und wohl zufällig im magnetischen Meridian. Am 22. September erforderte dann die Nadel nur 22 Secunden, um eine Schwingung zu machen, und am 21. November hatte sich diese Schwingungsdauer sogar auf 19 1/4 Secunden vermindert. Da der Draht immer derselbe war, so konnte nicht angenommen werden, daß dessen Torsionskraft zugenommen habe, denn frühere Versuche hatten im Gegentheil gezeigt, daß die Torsionskraft abnimmt, wenn das Gewicht der Nadeln an dem Silberdrahte hängen bleibt. Diese Erscheinung konnte also nicht anders erklärt werden als dadurch, daß der astatische Zustand der Nadel sich geändert habe. Wenn nun dieser Zustand durch so geringe Ursachen wie z.B. das Hängenbleiben im Meridian in so bedeutendem Maaße veränderlich ist, so folgt daraus, daß ein solcher Meßapparat in längeren Zeitintervallen auch nur veränderliche Resultate geben kann, und es war auf Mittel zu denken, diese Veränderlichkeit entweder zu beseitigen oder unschädlich zu machen. Da die Nadel immer auf 0 stehen soll und zum Messen der Stromstärke ausschließlich die Torsion des Silberfadens dient, so kann ein absolut astatischer Zustand der Nadel (der vielleicht in Wirklichkeit gar nicht existirt) entbehrt werden, sobald man die Nadel während des Versuches so stellt, daß sie in den magnetischen Meridian zu liegen kommt. Dagegen macht die Veränderlichkeit des astatischen Zustandes es unmöglich, durch Messung der Schwingungsdauer die ebenfalls veränderliche Torsionskraft des Silberdrahtes zu bestimmen und damit die Correctur vorzunehmen. Diese Torsionskraft muß also durch ein anderes Mittel bestimmt werden. Das einfachste Mittel wäre, das thermoelektrische Element auf eine bestimmte Temperatur zu bringen und die Stromintensität zu messen; ergibt sich dann eine Veränderung der letzteren, so ist dieselbe nach ihrer Correction wegen der Temperatur der Leitungs- und Rheometerdrähte auf Rechnung der Torsionskraft zu setzen. Wäre z.B. die Temperatur-Differenz, welche auf die beiden Enden des thermoelektrischen Elementes wirkt, 100° und der ursprünglich beobachtete Torsionswinkel 30°, an einem späteren Tage aber bei derselben Temperatur-Differenz die Ablenkung 32°, so würde dieß anzeigen, daß die Torsionskraft abgenommen hat, und die am gleichen Tage ausgeführten Messungen würden folglich auf die normale Torsionskraft zurückgeführt, indem man die beobachteten Ablenkungen mit 30/32 = 0,9375 multiplicirt. Da aber eine Ablenkung von bloß 30° nur wenig variirt, wenn die Torsionskraft sich sogar merklich ändert, so wäre man genöthigt dem thermoelektrischen Elemente eine viel höhere Temperatur zu ertheilen; dieß würde jedoch sehr unbequem seyn, daher ich es vorzog, zur Messung der Torsionskraft nicht das Element Platin-Eisen, sondern eine thermoelektrische Säule anzuwenden, welche selbst bei einer Temperatur-Differenz von nur 70°C. einen verhältnißmäßig starten Strom gibt. Ich habe dazu eine Säule von Neusilber und Zink gewählt, mit 12 Elementen, welche bei der erwähnten Temperatur-Differenz eine Ablenkung von 465° gibt, oder, da der Theilkreis in halbe Grade getheilt ist und ein solcher Theil gleich einer Intensität angenommen wird, 930 Intensitäten. Diese Säule ist von sehr einfacher Construction; Neusilber sowohl als Zink sind einfache Drähte von circa 2 Millimeter Durchmesser, 3 Decimeter Länge und abwechselnd Zink und Neusilber zusammengelöthet; dieser Zickzack wird in der Mitte in zwei gleiche Hälften gebogen, wornach die einen Löthstellen in Wasser von 30° getaucht werden, die anderen aber in Paraffin welches durch Wasserdampf auf 100° erhitzt wird. Fig. 21 stellt den Apparat im Durchschnitt dar. a ist der Trog, welcher das Paraffin enthält, in das also 12 Löthstellen in einer Fronte eintauchen; b, b ist dessen Umhüllung, welche mit einem 1 Liter fassenden kleinen Dampfkessel in Verbindung steht und durch die Dille c mit Dampf erfüllt wird; die Dille d dient zum Ableiten des Condensationswassers und des überschüssigen Dampfes, und wird während des Versuches durch einen Vorstoß verlängert; e, e ist eine Umhüllung des Dampfraumes. f, f ist ein Trog von Weißblech, der mit Wasser gefüllt wird, dessen Temperatur man durch eine untergestellte Weingeistlampe auf 30° erhält und mittelst eines eingesenkten Thermometers beobachten kann. g, g sind die nur einfach in der Figur sichtbaren Elemente, deren Löthstellen abwechselnd in die Tröge a und f eintauchen. Die den Strom dieser Säule zum Rheometer führenden Leitungsdrähte sind dieselben, welche für das pyrometrische Platin-Eisen dienen. Die Holzstücke h, h', h'' sind mit Einschnitten versehen, worin die thermoelektrischen Elemente sich einklemmen und festgehalten werden. Die beobachtete Ablenkung des Rheometers ist dann auf die Temperatur 13,5°C. zu reduciren. Dabei ist zu erwähnen, daß die Tabelle A in unserer früheren Mittheilung irrthümlich dort Platz gefunden hat; jene Tabelle stammt noch von dem Falle her, wo die am Spiegel-Rheometer zu bewirkende Ablenkung der Temperatur gemäß modificirt werden mußte. Da aber eine Temperatur über der normalen von 13,5° die Stromintensität schwächt, so muß die Zahl, durch welche man die beobachtete Ablenkung corrigirt, nothwendig größer als 1 seyn, d.h. sie muß 1 + xt und nicht 1/(1 + x t) seyn. Wir geben daher am Ende die Tabelle A in ihrer richtigen Gestalt. Ist nun die beobachtete Stromintensität, welche durch die thermoelektrische Säule hervorgebracht wird, bei 20° = 920 Intensitäten, so ist dieselbe in Wirklichkeit: Log von 920 = 2,96379 der Werth aus Tabelle A für 20° = 0,01141 ––––––––– Log    2,97520 = N . 944,5. Diese Intensität sagt uns, daß die Torsionskraft abgenommen hat, folglich alle Beobachtungen größere Ablenkungen geben werden, und, um auf die normale Torsionskraft zurückgeführt zu werden, durch Multiplication mit der Zahl 930/944,5 = 0,98465 corrigirt werden müssen. Da nun die Torsionskraft nicht mehr durch die Schwingungen der Nadel, sondern durch die Stromintensität der beschriebenen Säule bei constanter Temperatur-Differenz gemessen wird, so fällt die frühere Tabelle B ganz weg und an deren Stelle kommen die Quotienten n/a, wenn wir mit n die normale Stromintensität und mit a die beobachtete bezeichnen. Die neue Tabelle B gibt diese Werthe für die Intensitäten 910 bis 950. Hätten wir nun beispielsweise mit der Säule eine auf 13,5° reducirte Intensität von 926 erhalten, und dann mit dem Eisen-Platin-Element eine Intensität von 1001,5 bei 21,5°, so würde die wirkliche Intensität seyn: 1001,5 = Log 3,00065 Tabelle A:    t =  21,5 = Log 0,01401 Tabelle B:  n/a =  930/926 = Log 0,00187 ––––––––––––––– 3,01653 = N . 1038,8 = J. Um nun ein Gasreservoir zu erhalten, welches bei Temperaturen über 1000° dicht bleibt und daher das thermoelektrische Pyrometer über jene Temperatur hinaus zu graduiren gestattet, habe ich dasselbe so construiren lassen, wie Figur 22 zeigt. V, V ist das Gasreservoir, in welches, wie im früheren, die Capillarröhre m, m mündet und die Hülse des thermoelektrischen Paares hineinragt; der Unterschied ist nur der, daß die Verlängerungen des cylindrischen Gasreservoirs ganz massiv von Eisen sind, so daß die Verbindungsstellen der Röhren m, m und n, n außer dem Bereich der Ofentemperatur kommen und dadurch sich leichter dicht erhalten. Dieser Zweck ist auch für die erzielbare Temperatur erreicht worden. Aber gerade diese massiven Endstücke sind Ursache, daß die Temperatur nur sehr wenig über 1000° zu bringen war, indem sie durch Strahlung außerhalb des Ofens eine Menge von Wärme zerstreuten. Ferner zeigte diese Construction den bedeutenden Nachtheil, daß jene massiven Theile selbst eine große Menge von Wärme aufnehmen und natürlich bei geringer Temperatur-Differenz zwischen Feuer und Eisen so langsam, daß es schwierig war den Zeitpunkt zu ermitteln, wo die Temperatur des Reservoirs und diejenige des thermoelektrischen Elementes als identisch angenommen werden konnten, so daß die Versuche eher an Zuverlässigkeit verloren als gewannen. Der Hergang ist nämlich folgender: Wird der Ofen ganz mit Kohks gefüllt, so steigt die Temperatur bis sämmtliche Kohks im Weißglühen sind; absorbiren nun aber jene massiven Körper viel Wärme und brauchen sie eine lange Zeit bis sie die Temperatur des Feuers erreichen, so kann es geschehen, daß die Temperatur des Feuers wieder abnimmt bevor die Eisenmasse die frühere Temperatur desselben angenommen hat, weil die Kohks zum Theil verzehrt sind; in diesem Falle wird aber das Reservoir V, V weit schneller abkühlen als das thermoelektrische Element und so die Temperatur dieser beiden nicht mehr identisch seyn. Das einzige Mittel diesem Uebelstande abzuhelfen wäre daher, einen Flammofen zu bauen, in welchem die Temperatur oder vielmehr die Verbrennung sehr genau regulirt werden könnte; hierzu dürfte sich aber, bei nicht ganz sicherem Erfolge dieses Mittels, nicht leicht Jemand entschließen. Einfacher und sicherer wird man eine 1000° überschreitende Graduirung bewerkstelligen können, wenn man Metalllegirungen haben wird, deren Schmelzpunkte durch das Gaspyrometer mit Zuverlässigkeit bestimmt sind; die HHrn. Deville und Troost haben sich schon vor einigen Jahren diese Aufgabe gestellt, und es ist zu hoffen, daß sie ihr Vorhaben mit Erfolg ausführen und ihre Resultate veröffentlichen werden. Mittlerweile wird das beschriebene und durch meine neuesten Bestrebungen vervollkommnete thermoelektrische Pyrometer immerhin eine lang gefühlte Lücke ausfüllen, da es bis zu 1000° die Temperatur mit Sicherheit zu bestimmen gestattet, und über diese Temperatur hinaus wird es als vergleichender Wärmemesser alle bisherigen Mittel weit übertreffen. Schließlich haben wir nur noch eines Fehlers zu erwähnen, der sich leider in unsere erste Mittheilung eingeschlichen hat. Wenn die Stromintensität des thermoelektrischen Paares mit dem Gaspyrometer verglichen werden soll, so ist die Temperatur, welche auf ersteres wirkt, nicht gleich derjenigen die auf letzteres wirkt, denn der Strom entsteht nur dadurch, daß eine Temperatur-Differenz zwischen den beiden Enden des Paares stattfindet; es ist daher die auf den Strom wirkende Temperatur gleich derjenigen des Gaspyrometers minus derjenigen des Kühlwassers = t₀ wie in der früheren Mittheilung richtig angegeben. Anders verhält sich die Sache, wenn man nicht zwei Wirkungen vergleichen, sondern wirkliche Temperaturen messen will; die Stromintensität rührt alsdann ebenfalls nur von der Temperatur-Differenz der Enden des Elementes her, aber die zu messende Temperatur ist gleich derjenigen, welche die Stromintensität angibt plus derjenigen des Kühlwassers. Wir geben daher hier das corrigirte Schema, nach welchem die Temperatur-Messungen mit diesem Pyrometer vorzunehmen sind, und in Tabelle C das Gesetz der Stromintensitäten wie es nun durch die Abänderungen des Instrumentes erhalten wurde. Die Beobachtungen sollen z.B. geben: n/a = Log 0,99814 – 1; die abgelesene Intensität 957 = J; t₀ Temperatur des Kühlwassers = 17,5°C.; t Temperatur der Luft, Leitungs- und Rheometerdrähte = 20°; so haben wir: T = Log 2,98091 Tabelle A: t = Log 0,01141 Tabelle B: n/a = Log 0,99814 – 1 –––––––––––––– 2,99046 = J = N . 978,28. Nun entspricht nach Tabelle C dieser Intensität die Temperatur 936°, welcher wir t₀ = 17,5° zufügen, wodurch die gemessene Temperatur 954°C. wird. Straßburg, den 8. Januar 1866. TabelleA. Corrections-Coefficienten für den Leitungswiderstand von Kupferdrähten. Normal-Temperatur = 13,5°C.; x = 0,004097. Temperaturder Luft Log 1 + xt. Temperaturder Luft Log 1 + xt. Temperaturder Luft Log 1 + xt. Temperaturder Luft Log 1 + xt.   0° 0,97529–1     9° 0,99192–1   18° 0,00793   27° 0,02338    0,5 0,97623–1      9,5 0,99282–1    18,5 0,00881    27,5 0,02422 1 0,97717–1 10 0,99373–1 19 0,00968 28 0,02506    1,5 0,97811–1    10,5 0,99463–1    19,5 0,01055    28,5 0,02590 2 0,97904–1 11 0,99553–1 20 0,01141 29 0,02674    2,5 0,97997–1    11,5 0,99643–1    20,5 0,01228    29,5 0,02757 3 0,98090–1 12 0,99732–1 21 0,01314 30 0,02840    3,5 0,98183–1    12,5 0,99822–1    21,5 0,01401    30,5 0,02924 4 0,98276–1 13 0,99911–1 22 0,01487 31 0,03007    4,5 0,98368–1    13,5 0,00000    22,5 0,01573    31,5 0,03090 5 0,98461–1 14 0,00089 23 0,01658 32 0,03173    5,5 0,98553–1    14,5 0,00178    23,5 0,01744    32,5 0,03256 6 0,98645–1 15 0,00266 24 0,01829 33 0,03338    6,5 0,98736–1    15,5 0,00354    24,5 0,01914    33,5 0,03420 7 0,98828–1 16 0,00443 25 0,01999 34 0,03502    7,5 0,98919–1    16,5 0,00531    25,5 0,02084    34,5 0,03584 8 0,99010–1 17 0,00618 26 0,02169 35 0,03666    8,5 0,99101–1    17,5 0,00706    26,5 0,02254 TabelleB. Correctionstafel für die wechselnde Torsionskraft. Normale Intensität = 930 bei 13,5°. BeobachtereAblenkunga. Log n/a. a. Log n/a. a. Log n/a. a. Log n/a. 910 0,00944 920 0,00469 930 0,00000 940 0,99535–1 911 0,00896 921 0,00422 931 0,99953–1 941 0,99489–1 912 0,00849 922 0,00375 932 0,99907–1 942 0,99443–1 913 0,00801 923 0,00328 933 0,99860–1 943 0,99397–1 914 0,00754 924 0,00281 934 0,99814–1 944 0,99351–1 915 0,00706 925 0,00234 935 0,99767–1 945 0,99305–1 916 0,00659 926 0,00187 936 0,99721–1 946 0,99259–1 917 0,00611 927 0,00140 937 0,99674–1 947 0,99213–1 918 0,00564 928 0,00093 938 0,99628–1 948 0,99168–1 919 0,00517 929 0,00047 939 0,99582–1 949 0,99122–1 950 0,99076–1 TabelleC. Verhältnisse zwischen Temperaturen und Stromintensitäten. T J. J/T Differenzen       = R.   (R – R')/(T – T') = B.      A. 393,2°   172,09 0,43765           0,0 407,4   213,01 0,52283 0,08518 0,0059887 1,9209 563,9   284,59 0,50463   –0,01820 0,0001163 0,43911 584,0   306,76 0,52518 0,02055 0,0010224 0,71798 710,0   378,34 0,53284 0,00766     0,000060794 0,48970 805,9   529,76 0,65729 0,12445 0,0013032 0,39284 836,0   631,25 0,75506 0,09777   0,00032482 1,96030 891,9   848,15 0,95092 0,19586 0,0035418 2,2050 919,3   914,56 0,99477 0,04385 0,0015661 0,44485 941,1 1003,25 1,06600 0,07123 0,0032675 3,0089 960,4 1061,75 1,10600 0,04000 0,0020726 0,88500 Daraus abgeleitete Folgereihe, T = Temperatur, J = Intensität. T. J. T. J. T. J. T. J. T. J. 400° 191,51 600° 315,70 800°   519,8 1000° 1185,5 1200° 1922,2     5 194,27     5 318,50     5   535,6       5 1202,1       5 1941,7   10 197,06   10 321,32   10   551,8     10 1218,8     10 1961,9   15 199,84   15 324,14   15   578,0     15 1235,2     15 1982,4   20 202,64   20 326,98   20   585,4     20 1252,0     20 2002,8   25 205,44   25 329,80   25   600,9     25 1268,8     25 2023,3   30 208,26   30 332,63   30   617,8     30 1285,8     30 2044,0   35 211,08   35 335,45   35   634,6     35 1302,9     35 2064,8   40 213,92   40 338,29   40   651,6     40 1320,1     40 2085,8   45 216,76   45 341,13   45   664,9     45 1337,2     45 2106,8   50 219,61   50 343,98   50   686,2     50 1354,7     50 2127,9   55 222,47   55 346,83   55   703,5     55 1372,2     55 2148,9   60 225,34   60 349,67   60   721,2     60 1389,7     60 2170,3   65 228,21   65 352,52   65   739,1     65 1407,6     65 2191,6   70 231,10   70 355,38   70   757,1     70 1425,3     70 2213,1   75 234,00   75 358,23   75   775,2     75 1443,2     75 2234,7   80 236,91   80 361,11   80   793,5     80 1461,2     80 2256,4   85 239,82   85 363,95   85   811,9     85 1479,4     85 2278,1   90 242,79   90 366,82   90   830,6     90 1497,5     90 2300,1   95 245,68   95 369,69   95   849,3     95 1515,9     95 2322,1 500 248,62 700 372,56 900   868,2 1100 1535,1 1300 2344,1     5 251,83     5 379,39     5   883,0       5 1553,5       5 2367,1   10 255,07   10 386,24   10   898,0     10 1572,1     10 2390,1   15 258,31   15 393,15   15   913,0     15 1590,6     15 2413,2   20 261,57   20 400,14   20   928,2     20 1609,4     20 2436,5   25 264,85   25 407,18   25   943,5     25 1628,1     25 2459,8   30 268,13   30 414,26   30   958,8     30 1647,0     30 2483,3   35 271,43   35 421,40   35   974,2     35 1666,0     35 2507,0   40 274,75   40 428,63   40   989,9     40 1685,1     40 2530,6   45 278,04   45 435,88   45 1005,6     45 1704,3     45 2554,4   50 281,43   50 443,22   50 1021,4     50 1723,6     50 2578,5   55 284,79   55 450,59   55 1037,3     55 1743,9     55 2602,4   60 288,17   60 458,05   60 1053,4     60 1762,6     60 2626,2   65 291,56   65 465,56   65 1069,4     65 1782,1     65 2650,7   70 294,96   70 473,13   70 1085,7     70 1801,0     70 2675,0   75 298,39   75 480,74   75 1102,1     75 1821,9     75 2699,5   80 301,89   80 488,41   80 1118,5     80 1841,7     80 2724,1   85 305,26   85 496,17   85 1135,1     85 1861,8     85 2748,8   90 308,73   90 503,94   90 1151,8     90 1881,8     90 2773,4   95 312,20   95 511,80   95 1168,6     95 1902,2     95 2798,2 1400 2823,4